鎳氫電池（NIMH）在充電方面的基礎知識

“NIMH”對電池意味著什么？

NiMH的意思是“鎳–金屬氫化物”。電池發展史總是很有趣的。最成功的奇特電池之一是鎳氫電池。它使用與鎳鎘電池相同的氫氧化鎳正極和KOH電解質，但它使用氫氣代替負極中的鎘。它使用一個壓力容器來容納氫氣。鎳氫電池用于低軌道衛星，它在地球的每次通過時對電池進行充電和放電，因此是可以為一個長壽命的電池。

存儲氫的另一種方法是稱為金屬氫化物的金屬間化合物。一些金屬在其原子晶格中具有空間以容納氫原子。可以通過電化學方法誘導氫進入和離開金屬基質。因此，金屬氫化物是鎳氫電池的一個變體，采用了一種新的低壓儲氫方法。不幸的是，由于金屬氫化物在暴露于KOH時會腐蝕，因此它們的壽命不如鎳氫電池。

鎳氫電池充電的基礎知識

鎳鎘電池和鎳氫電池是最難準確充電的電池之一。對于鋰離子和鉛酸電池，您可以通過設置最大充電電壓來控制過充電，而鎳氫電池則沒有“浮充電”電壓。因此，充電是基于迫使電流通過電池。這樣做的電壓不像其他電池那樣固定在石頭上。

并聯充電

因為你不能確定每個電池是否具有相同的阻抗，因此即使它們已滿，有些也會比其他單元或包更多。這意味著您需要為并聯電池組中的每個串使用單獨的充電電路，或者以某種其他方式平衡電流。

鎳氫電池的庫侖充電效率通常為66％，這意味著您每運行100安培小時必須在電池中放置150安培小時。

在鎳氫電池中，指示充電結束時，它非常依賴于溫度。糟糕的是，新型鎳氫電池在循環早期會出現曲線上的顛簸，特別是在天氣寒冷時。此外，當充電速率超過C/10時，鎳氫電池對過充電損壞很敏感。由于電池鼓包并不總是容易看到，因此可能會出現輕微的過充電。

然而，已經開發出現代算法以在不使用熱敏電阻的情況下實現精確充電。這些充電器具有檢測完全充電的特殊測量技術，通常涉及某種脈沖周期，其中在脈沖期間和脈沖之間測量電壓。對于多電池組，如果電池不是全部處于相同的充電狀態，并且如果它們的容量不平衡，則電池可能一次填充一個，從而使充電結束信號變暗。為了平衡電池，可能需要幾個電池充電–放電循環。幸運的是，鎳氫電池并不介意在C/10或更低的溫度下過度充電，這使充電器能夠在涓流充電期間平衡電池。

隨著電池達到充電結束，氧氣開始在電極處形成，并在催化劑處重新結合。這種新的化學反應產生熱量，可以用熱敏電阻輕松測量。這是在快速充電期間檢測充電結束的最安全方法。

隔夜充電方法

對鎳氫電池充電最安全的方法是以C/10或以下（每小時額定容量的10％）充電。因此，100mAH電池將以10mA充電15小時。該方法不需要充電結束傳感器并確保完全充電。現代電池具有氧氣再循環催化劑，可防止過充電時電池受損，但如果充電率超過C/10，則這種再循環無法跟上。完全充電所需的最低電壓隨溫度而變化–在20攝氏度時每個電池至少為1.41伏。即使在C/10下持續充電也不會導致放氣，但它會使電池稍微加熱。為了延長電池壽命，最佳做法是使用計時器防止過度充電持續13至15小時。

更快充電方法

使用計時器可以在C/3.33下充電5小時。這有點冒險，因為電池在充電前應完全放電。如果在計時器啟動時電池仍然具有90％的容量，則很有可能將電池放空。確保不發生這種情況的一種方法是讓充電器自動將電池放電至每個電池1伏，然后打開充電器5小時。這種方法的優點是消除任何電池記憶的機會。但C/10充電器中使用的微處理器板可以很容易地修改以進行放電。將需要功率耗散封裝以在合理的時間量內從部分充電的電池耗散能量。

最快的充電方法

如果使用溫度監控器，NiMH電池可以以高達1C的速率充電（換句話說，電池容量的100％，安培小時為1.5小時），當終止溫度升高時，dT/dt值應設置為每分鐘1至2攝氏度。

涓流充電方法

在待機模式下，您可能需要在不損壞電池的情況下將鎳氫電池充電。這可以在0.03C和.05C之間的電流下安全地完成。所需的電壓取決于溫度，因此務必調節充電器中的電流。
dT/dt與-dV/dt

這兩種終止方法適用于鎳鎘電池，也適用于鎳氫電池。dT/dt測量充電結束時的溫度會上升。電池充滿電后，會開始新的化學反應，以吸收不需要的電流。在氫氧化鎳型電池中，這包括產生和重新組合氧氣。此過程會加熱電池。溫度上升的突然增加可用于終止充電。

氧氣產生/重組循環的另一個影響是略微降低電池的電壓。如果您可以檢測到此電壓下降，則可以使用此信號終止充電。當然，-dV/dt是最簡單的，因為它不需要溫度傳感器。鎳氫電池的最佳方法是dT/dt方法。主要有兩個原因。使用鎳氫電池時，電壓下降較小，并且比使用鎳鎘電池更難檢測。這幾乎總能確保過充電，這將限制電池故障前的充電/放電總循環次數。其次，新的鎳氫電池在充電周期的早期會出現假峰值，因此充電器將很快終止。

有一些新算法使用微處理器控制來使用-dV信號來檢測充電結束。這些可以很好地工作，我們的幾個充電器使用這種技術，包括打開和關閉充電器以進行電壓測量。該技術似乎對細胞容量的不平衡敏感。dT/dt仍然更可靠，特別是對于大型包裝，但在只有兩根電線可用的情況下，現在可以想想使用別的解決方案。